CN105666477B - 旋转与伸缩联动机械手及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于自动化领域，提供了一种旋转与伸缩联动多轴机械手及其控制方法，包括用于抓取工件的末端执行器、伸缩臂、旋转臂和控制伸缩臂伸缩与旋转臂旋转联动以控制末端执行器运动轨迹的控制器，运动轨迹上具有取物点、目标点和至少一个中间位置点。通过控制伸缩臂伸缩与旋转臂旋转联动，控制末端执行器实现高速、可靠地抓取和放置工件。实际工作中可根据不同的工艺要求灵活地设置中间点数量和位置，通过控制器中先进的控制算法控制末端执行器实现不同轨迹切换，使伸缩臂伸缩长度随旋转臂速度的变化而变化，以减少末端机械手高速旋转时产生的转动惯量及其给整个系统带来的振动与噪声，降低对电机驱动力矩的要求，提高系统的定位精度和运行效率。
Description
技术领域
本发明属于自动化领域，尤其涉及一种旋转与伸缩联动机械手及其控制方法。
背景技术
机械手在自动化生产线中的应用越来越普遍；机械手可根据实际生产的需求灵活编写运行程序，完成料件的抓取、传送、喷涂或金属零部件的焊接，是重要的自动化生产线执行设备，其所构成的自动化生产线单元或柔性自动化生产线是进行高速、高效、高精度生产的重要保障，是实现智能制造的核心部件；在料件搬运、码垛、分拣、喷涂和焊接等工业领域具有广泛的应用。现有技术机械手的伸缩臂与旋转臂之间运动配合度低；在机械手移动工件时，一般是在取物点，机械手末端执行器抓取工件后，使伸缩臂不动，而旋转臂转动，到达机械手末端执行器指向目标点后，伸缩臂再伸缩运动，使机械手的末端执行器到达目标点，放下工件，再原路返回到取物点。这种机械手在移动工件时，运动惯量大，特别在运动时，取、放工件的范围增大、旋转速度提高时，机械手末端执行器的运动惯量随之增大，对电机要求高，易产生振动、噪声，甚至影响定位精度，造成设备故障。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转与伸缩联动机械手，旨在解决现有机械手在移动工件时，机械手末端执行器的运动惯量随之增大，对电机要求高，易产生振动、噪声，甚至影响定位精度，造成设备故障的问题。
本发明是这样实现的，一种旋转与伸缩联动机械手，包括用于抓取工件的末端执行器、支撑所述末端执行器的伸缩臂、支撑所述伸缩臂的旋转臂和控制所述伸缩臂伸缩与所述旋转臂旋转联动以控制所述末端执行器的运动轨迹的控制器，所述旋转臂与所述末端执行器分别位于所述伸缩臂的相对两端；所述运动轨迹上具有对应于抓取所述工件的取物点、对应于放置所述工件的目标点和用于安全信号交互的至少一个中间位置点。
本发明设置伸缩臂来带动末端执行器平移，使用旋转臂带动末端执行器转动，设置控制器来控制伸缩臂伸缩与旋转臂旋转联动，以实现控制末端执行器的运动轨迹，同时运动轨迹经取物点和目标点，同时设置信号交互等待的中间位置点以确保安全，同时末端执行器在移动工件时，伸缩运动随旋转臂速度配合伸长收缩，实现高速旋转时伸缩臂收缩低速时伸出，以减小末端执行器及工件转动的惯量、降低对电机的要求，减小振动与噪声，提高定位精度，提高效率。
本发明的另一目的在于提供一种所述的旋转与伸缩联动机械手的控制方法，包括如下步骤：
分析生产工艺：获取移动工件的位置与质量和移动空间，以确定所述取物点和所述目标点的位置；
设置所述中间位置点的数量及分布形式；
设置各所述中间位置点的位置；
设置所述取物点、所述目标点及各所述中间位置点之间的轨迹形式；
轨迹规划：根据所述取物点、所述目标点及各所述中间位置点的分布及所述轨迹形式规划出所述末端执行器的运动轨迹。
本发明的控制方法可以灵活的规划末端执行器的运动轨迹，以实现末端执行器运动的控制，使末端的运行轨迹随不同的应用要求进行变换。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的一种旋转与伸缩联动机械手的结构示意图；
图2是图1的旋转与伸缩联动机械手的运行过程示意图；
图3是图1的旋转与伸缩联动机械手的伸缩臂与旋转臂联动过程中末端执行器的运行轨迹示意图；
图4是图1的旋转与伸缩联动机械手中旋转臂转动时末端执行器工件离心力曲线示意图；
图5是图1的旋转与伸缩联动机械手中旋转臂与伸缩臂运动速度规划示意图；
图6是图1的旋转与伸缩联动机械手控制方法的流程图。
图7是本发明实施例二提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图8是本发明实施例三提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图9是本发明实施例四提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图10是本发明实施例五提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图11是本发明实施例六提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图12是本发明实施例七提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图13是本发明实施例八提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图14是本发明实施例九提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
图15是本发明实施例十提供的一种旋转与伸缩联动机械手的末端执行器运行轨迹示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-图6，本发明实施例提供的一种旋转与伸缩联动机械手100，包括末端执行器11、伸缩臂12、旋转臂13和控制器(图中未示出)；末端执行器11用于抓取工件，旋转臂13与末端执行器11分别位于伸缩臂12的相对两端，通过伸缩臂12来支撑住末端执行器11，而通过旋转臂13来支撑住伸缩臂12，而控制器控制伸缩臂12的伸缩和旋转臂13的旋转，以控制伸缩臂12与旋转臂13的运动，以实现控制伸缩臂12的伸缩与旋转臂13的旋转联动，进而控制末端执行器11的运动轨迹。在运动轨迹20a上具有取物点a、目标点b和至少一个中间位置点c；当末端执行器11移动到取物点a时，可以进行抓取工件，然后末端执行器11可以移动到中间位置点c，进行安全信号交互。
设置伸缩臂12来带动末端执行器11，使用旋转臂13带动末端执行器11转动，设置控制器来控制伸缩臂12伸缩与旋转臂13旋转联动，以实现控制末端执行器11的运动轨迹20a，同时运动轨迹20a经取物点a和目标点b，以方便抓取工件和放置工件，同时设置中间位置点c，以使末端执行器11在移动工件时，可以先经中间位置点c，再到目标点b，进行安全信号交互。
通过控制伸缩臂12伸缩与旋转臂13旋转联动，控制末端执行器11的运动轨迹20a从取物点a经中间位置点c快速、稳定、可靠地到达目标点b，以实现高速、可靠地抓取和放置工件。实际工作中可根据不同的工艺要求灵活地设置中间点c数量和位置，通过控制器中先进的控制算法控制末端执行器实现不同轨迹切换，使伸缩臂12伸缩长度随旋转臂13速度的变化而变化，以减少末端机械手高速旋转时产生的转动惯量及其给整个系统带来的振动与噪声，降低对电机驱动力矩的要求，提高系统的定位精度和运行效率。
请参阅图1、图2和图3，进一步地，在本实施例中，该弧形运动轨迹20a的圆心位于旋转臂的旋转中心的远离末端执行器的一侧。在末端执行器11移动工件时，在旋转臂13转动时，伸缩臂12同时进行伸缩运动，实现旋转臂13与伸缩臂12的联动，并且旋转臂13在取物点a转动到目标点b的过程中，伸缩臂12先收缩，再伸长，而旋转臂13转动时，也为先加速，再减速，在旋转臂13加速时，伸缩臂12收缩，则可以降低末端执行器11及工件运动的惯量和离心力，而旋转臂13减速时，伸缩臂12伸长，可以增加末端执行器11及工件运动的惯量和离心力，实现调节末端执行器11及工件运动的惯量和离心力，以保持末端执行器11及工件运动的平稳，进而减少振动和噪声，提高定位精度。本实施例中，中间位置点c设置为一个，图3中e和f为轨迹线。其它实施例中，也在以在运动轨迹20a上设置两个或三个中间位置点c。在其它实施例中，末端执行器11的运动轨迹20a呈朝向旋转臂13的旋转中心o方向弯曲的弧形。将末端执行器11的运动轨迹20a设置呈弧形，并且使该弧形朝向旋转臂13的旋转中心o的方向弯曲。
进一步地，旋转臂13的运动时间与伸缩臂12的运动时间相等。将旋转臂13的运动时间与伸缩臂12的运动时间设置为相等，可以方便控制旋转臂13和伸缩臂12，使旋转臂13指向目标点b的同时，伸缩臂12使末端执行器11到达目标点b，提高末端执行器11移动的效率。请一并参阅图4，图4中横坐标为加速度，纵坐标为受力大小；图4中线1a为旋转臂13先旋转，到达指向目标点b的位置时，伸缩臂12再伸缩时，末端执行器11及工件的离心力；线2a为伸缩臂12先收缩，然后旋转臂13再旋转到目标点b时，末端执行器11及工件的离心力；线3a为旋转臂13旋转与伸缩臂12伸缩同步运动时，末端执行器11及工件的离心力。在末端执行器11先旋转后伸缩(即线1a对应的方式)中，工件在旋转运动中的运动半径最大。在末端执行器11先伸缩后放置(即线2a对应的方式)中，由于在旋转运动之前进行前后轴的伸缩，旋转半径相对减小。方式3中工件在整个转移过程中，旋转的圆周半径为变值，且与摆臂轴的旋转速度相关联：在摆臂轴的旋转速度增大时，伸缩臂12收缩，机械手末端执行器11工件的旋转半径减小；当旋转速度减小时伸缩臂12做伸长运动，相应的机械手末端执行器11工件旋转半径会增大。在三种不同的运动形式中，末端执行器11工件的离心力各不相同。根据离心力计算公式。因而在旋转臂13旋转与伸缩臂12伸缩同步运动，末端执行器11及工件受到的离心力较小，可以更好的控制，提高定位精度、减小振动与噪声。
进一步地，伸缩臂12的伸长运动时间与收缩运动时间相等。将伸缩臂12的伸长运动时间与收缩运动时间设置为相等，可以方便控制伸缩臂12的运动。
进一步地，旋转臂13与伸缩臂12运动对应的最大加速度及最大速度固定，伸缩臂12在伸长和收缩两个运动过程中的速度采用单纯形法求解后分配。使用单纯形法求解分配，可以最好的确定伸缩臂12在伸长和收缩两个运动过程中的速度、时间，以更好的控制伸缩臂12和旋转臂13的运动。同理，也可以求出旋转臂13的运动时间，使伸缩臂12与旋转臂13的运动时间最小，以便提高末端执行器11移动工件的效率。
具体的单纯形法求解方法如下：
请参阅图1、图3和图5，图3中：图示中e、f、j、h分别表示末端执行器在工件转移过程中的起点、中间两点、结束点。末端执行器从e-f-j-h的过程中，旋转臂和伸缩臂联动，re、rf、rj、rh分别表示末端途径对应点时的旋转运动半径。在旋转臂完成α1角度旋转的同时，伸缩臂做收缩运动至f点；f点对应的是末端旋转半径最小点；在α2所对应分旋转区间内，伸缩运动轴为停止状态，此时末端做等半径的旋转运动至j点，因此rf＝rj；在α3所对应分旋转区间内，伸缩臂做伸长运动至h点，在该区间内，末端的旋转半径不断的增大至rh。设旋转运动的顺时针方向和伸缩运动的收缩方向为正。
图5中横坐标为时间，纵坐标为速度，图5中线1k为旋转臂13的运动速度，线2k为伸缩臂12的运动速度。在整个联动过程为：旋转运动过程：从t0开始以加速度a2加速运动至旋转速度达v2，对应时间点为t2，接着旋转运动为匀速旋转至t7时间点，旋转运动转换为匀减速至t9，其加绝对值和加速度阶段相等。在旋转运动过程中，伸缩运动同时进行。伸缩运动过程：从t0开始以加速度a1加速运动至v1，对应的时间点为t1；接着伸缩运动为匀速至t3时刻，接着开始做减速运动至时间带点t4，减速度绝对值与加速度相等；在t4时刻时，末端处于距离旋转中心最近点，此时旋转半径最小，末端的离心力最小。接着伸缩运动停止至t5时刻开始做反方向的加速运动至t6时刻，接着在t6～t7时间段内做匀速运动，t8～t9时间段内做减速运动。其中t0时刻对用图3中的e点、t4时刻对应f点、t5对应j点，t9对应h点。由于在伸缩臂与旋转臂确定后，伸缩臂的最大速度和最大加速度也可以确定，同样的，旋转臂的最大速度和最大加速度也可以确定，而在运动过程中起点、中间两点、结束点的运动半径可以直接确定，在根据末端执行器处可以承受的运动惯量，从而可以确定出旋转臂运行的速度范围和加速度范围，以及伸缩臂的速度范围和加速度范围，从而选取合理的速度与加速度，以保证移动工件运行时间最短。
请一并参阅图7，本发明实施例还公开了上述旋转与伸缩联动机械手100的控制方法，包括如下步骤：
分析生产工艺S1：获取移动工件的位置与质量和移动空间，以确定所述取物点a和所述目标点b的位置；
设置所述中间位置点c的数量及分布形式S2；
设置各所述中间位置点c的位置S3；
设置所述取物点a、所述目标点b及各所述中间位置点c之间的轨迹形式S3；
轨迹规划S4：根据所述取物点a、所述目标点b及各所述中间位置点c的位置及所述轨迹形式规划出所述末端执行器11的运动轨迹20a。
控制方法可以快速、灵活的规划末端执行器11的运动轨迹20a，提高规划效率，以实现末端执行器11运动的控制，控制也更为方便。该控制方法可以灵活的规划末端执行器的运动轨迹，以实现末端执行器运动的控制，使末端的运行轨迹随不同的应用要求进行变换。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100可以实现旋转臂13与伸缩臂12的联动控制，使末端执行器11轨迹运动更丰富，不仅减小机械手的应用场合中的空间要求，还可实现更加复杂的轨迹运动，适应不同的生产工艺要求。
另外可以实现机械手末端执行器11工件做旋转运动的同时进行伸缩运动，使工件的旋转半径随着旋转速度的增加而减小，同时在旋转速度增大时，旋转半径减小。有效的减小工件在被高速转移过程中所受的离心力。
在减小工件离心力的同时，机械手的负载已一定程度减小，尤其的在高速运行的场合，该技术可提高机械手的运行稳定性，同时降低对机械结构刚性的要求。
采用基于单纯形求解得出的末端执行器11运动轨迹20a规划，可以实现机械手转移工件的运行周期，提高机器的运行效率。
机械手控制策略多样化、并且可便捷切换，不仅增加了机械手的通用性，能在不更换机械手前提下，满足不同的工艺需求。一方面，可有效的节约生产成本、提高生产效率；另一方面，可使机械手的操作更简便、灵活。
本发明实施例二：
请参阅图1和图7，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例一的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，中间位置点c为两个，且两个中间位置点c分别设为取物等待点c1和放物等待点c2，运动轨迹20b为由取物等待点c1到取物点a、再至放物等待点c2、再到目标点b、再返回至取物等待点c1。设置两个中间位置点c，可以更好的控制末端执行器11的运动轨迹20b，调节末端执行器11运动需要的空间，方便生产线上各部件的布局；同时可以方便确定末端执行器11处于的工作过程，如末端执行器11位于取物点a，则末端执行器11需抓取工件，并需要向放物等待点c2移动，旋转臂13需向目标点b旋转，而伸缩臂12需收缩；末端执行器11位于放物等待点c2，则伸缩臂12需要伸出，以使末端执行器11移动到目标点b；末端执行器11位于目标点b，可以放置工件，之后需要向取物等待点c1移动，以完全一个工件的移动工序周期，等待移动下一工件的指令。
进一步地，取物等待点c1与放物等待点c2之间的距离小于取物点a与目标点b之间的距离，且运动轨迹20b呈蝶形。将取物等待点c1与放物等待点c2之间的距离设置小于取物点a与目标点b之间的距离，则在末端执行器11移动时，其运动轨迹20b可以呈蝶形，以方便控制伸缩臂12伸缩与旋转臂13放置，进而控制末端执行器11移动。
进一步地，本实施例中，取物等待点c1位于旋转臂13的旋转中心o与取物点a的连线上，放物等待点c2位于旋转中心o与目标点b的连线上。则在移动工件时，伸缩臂12伸出，末端执行器11由取物等待点c1向取物点a移动；末端执行器11到达取物点a抓取工件，伸缩臂12收缩，同时旋转臂13向目标点b转动，使末端执行器11及工件由取物点a向放物等待点c2移动；末端执行器11及工件到达放物等待点c2，伸缩臂12伸出，使末端执行器11及工件到达目标点b，以放置工件；然后，旋转臂13向取物点a的方向转动，同时伸缩臂12收缩，使末端执行器11到达取物等待点c1，完成一个移动工件周期，并等待下一工件移动周期。该运动轨迹20b结构取物等待点c1和放物等待点c2位置设置方便，末端执行器11运动轨迹20b规划简单、效率高，在末端执行器11及工件向目标点b移动的过程中，伸缩臂12联动的过程中为收缩，可以更好的降低末端执行器11及工件的离心力和运动惯量，提高定位精度。
图7中带数字的箭头，该数字1-4表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例一的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例三：
请参阅图1和图8，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例二的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，取物等待点c1与放物等待点c2均位于旋转臂13的旋转中心o分别与取物点a和目标点b的连线之间。则在移动工件时，伸缩臂12伸出，同时旋转臂13向取物点a转动，末端执行器11由取物等待点c1向取物点a移动；末端执行器11到达取物点a抓取工件，伸缩臂12收缩，同时旋转臂13向目标点b转动，使末端执行器11及工件由取物点a向放物等待点c2移动；末端执行器11及工件到达放物等待点c2，伸缩臂12伸出，同时旋转臂13向目标点b转动，使末端执行器11及工件到达目标点b，以放置工件；然后，旋转臂13向取物点a的方向转动，同时伸缩臂12收缩，使末端执行器11到达取物等待点c1，完成一个移动工件周期，并等待下一工件移动周期。该运动轨迹20c结构设置，工件移动时，伸缩臂12与旋转臂13始终为联动运行，从而可以更好的调节末端执行器11及工件的离心力和运动惯量，提高定位精度。
图8中带数字的箭头，该数字1-4表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例二的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例四：
请参阅图1和图9，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例二的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，取物等待点和放物等待点重合，即中间位置点c为一个，且位于旋转臂13的旋转中心o与取物点a的连线上。则在移动工件时，伸缩臂12伸出，末端执行器11由中间位置点c向取物点a移动；末端执行器11到达取物点a抓取工件，伸缩臂12收缩，使末端执行器11及工件由取物点a向中间位置点c移动；末端执行器11及工件到达中间位置点c，伸缩臂12伸出，同时旋转臂13向目标点b旋转，使末端执行器11及工件到达目标点b，以放置工件；然后，旋转臂13向取物点a的方向转动，同时伸缩臂12收缩，使末端执行器11到达中间位置点c，完成一个移动工件周期，并等待下一工件移动周期。该运动轨迹20d结构等待时间短，旋转臂13和伸缩臂12启停时间短，效率高；且在末端执行器11及工件向目标点b移动时，伸缩臂12联动的过程中为逐渐伸长，启动时运动阻力小，受到的惯量小，方便控制。
图9中带数字的箭头，该数字1-4表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例二的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例五：
请参阅图1和图10，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例四的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，取物等待点和放物等待点重合，即中间位置点c为一个，且位于旋转臂13的旋转中心o与目标点b的连线上。则在移动工件时，伸缩臂12伸出，同时旋转臂13向取物点a转动，末端执行器11由中间位置点c向取物点a移动；末端执行器11到达取物点a抓取工件，伸缩臂12收缩，同时旋转臂13向目标点b旋转，使末端执行器11及工件由取物点a向中间位置点c移动；末端执行器11及工件到达中间位置点c，伸缩臂12伸出，使末端执行器11及工件到达目标点b，以放置工件；然后，伸缩臂12收缩，使末端执行器11到达中间位置点c，完成一个移动工件周期，并等待下一工件移动周期。该运动轨迹20e结构等待时间短，旋转臂13和伸缩臂12启停时间短，效率高；且该运动轨迹20e结构设置，工件移动时，伸缩臂12与旋转臂13始终为联动运行，从而可以更好的调节末端执行器11及工件的离心力和运动惯量，提高定位精度。
图10中带数字的箭头，该数字1-4表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例四的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例六：
请参阅图1和图11，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例三的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，取物等待点和放物等待点重合，即中间位置点c为一个，且位于旋转臂13的旋转中心o分别与取物点a和目标点b的连线之间。则在移动工件时，伸缩臂12伸出，同时旋转臂13向取物点a转动，末端执行器11由中间位置点c向取物点a移动；末端执行器11到达取物点a抓取工件，伸缩臂12收缩，同时旋转臂13向目标点b旋转，使末端执行器11及工件由取物点a向中间位置点c移动；末端执行器11及工件到达中间位置点c，伸缩臂12伸出，使末端执行器11及工件到达目标点b，以放置工件；然后，伸缩臂12收缩，使末端执行器11到达中间位置点c，完成一个移动工件周期，并等待下一工件移动周期。该运动轨迹20f结构等待时间短，旋转臂13和伸缩臂12启停时间短，效率高；且该运动轨迹20f结构设置，工件移动时，伸缩臂12与旋转臂13始终为联动运行，从而可以更好的调节末端执行器11及工件的离心力和运动惯量，提高定位精度。
图11中带数字的箭头，该数字1-4表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例三的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例七：
请参阅图1和图12，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例一的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，中间位置点c为一个。该运动轨迹20g结构呈远离旋转臂13的方向弯曲的弧形。在工件移动时，伸缩臂12不动，仅旋转臂13转动。该运动轨迹20g结构设置简单，适用于工件质量较小的情况。
图12中带数字的箭头，该数字1-4表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例一的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例八：
请参阅图1和图13，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例一的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，中间位置点c为一个。取物点a与旋转臂13的旋转中心o之间的距离等于目标点b到旋转臂13的旋转中心o之间的距离。该运动轨迹20h结构可以方便控制伸缩臂12的伸长的长度位置，也方便确定取物点a和目标点b的位置，进而可以方便设定该旋转与伸缩联动机械手100的位置。
图13中带数字的箭头，该数字1-4表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例一的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例九：
请参阅图1和图14，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例七的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，中间位置点为两个，分别为取物等待点c1和放物等待点c2。取物等待点c1位于旋转臂13的旋转中心o与取物点a的连线上，放物等待点c2位于旋转中心o与目标点b的连线上。在移动工件时，伸缩臂12伸出，末端执行器11由取物等待点c1向取物点a移动；末端执行器11到达取物点a抓取工件，伸缩臂12收缩，使末端执行器11及工件由取物点a移动到取物等待点c1；然后，旋转臂13向目标点b转动，而伸缩臂12不动，使末端执行器11及工件到达放物等待点c2，伸缩臂12伸出，使末端执行器11及工件到达目标点b，以放置工件；之后，伸缩臂12收缩，使末端执行器11及工件由目标点b移动到放物等待点c2；然后旋转臂13向取物点a的方向转动，使末端执行器11到达取物等待点c1，完成一个移动工件周期，并等待下一工件移动周期。该运动轨迹20i结构设置，可以使旋转臂13和伸缩臂12单独控制，控制简单、方便。而且在旋转臂13转动时，离心力小，运动惯量小。
图14中带数字的箭头，该数字1-6表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例七的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
本发明实施例十：
请参阅图1和图15，本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例八的旋转与伸缩联动机械手区别为：
本实施例中，中间位置点为两个，分别为取物等待点c1和放物等待点c2。取物等待点c1位于旋转臂13的旋转中心o与取物点a的连线上，放物等待点c2位于旋转中心o与目标点b的连线上。在移动工件时，伸缩臂12伸出，末端执行器11由取物等待点c1向取物点a移动；末端执行器11到达取物点a抓取工件，伸缩臂12收缩，使末端执行器11及工件由取物点a移动到取物等待点c1；然后，旋转臂13向目标点b转动，而伸缩臂12同时联动收缩，当旋转臂13转动到一半的位置时，伸缩臂12联动伸出，使末端执行器11及工件到达放物等待点c2，伸缩臂12伸出，使末端执行器11及工件到达目标点b，以放置工件；之后，伸缩臂12收缩，使末端执行器11及工件由目标点b移动到放物等待点c2；然后旋转臂13向取物点a的方向转动，而伸缩臂12同时联动收缩，当旋转臂13转动到一半的位置时，伸缩臂12联动伸出，使末端执行器11到达取物等待点c1，完成一个移动工件周期，并等待下一工件移动周期。该运动轨迹20j结构在旋转臂13转动时，离心力小，运动惯量小，且旋转臂13转动时，伸缩臂12同时联动，可以调节末端执行器11运动的惯量和离心力，提高定位精度。
图15中带数字的箭头，该数字1-6表示在一个工件抓取周期中，末端执行器11沿相应箭头方向移动的序号。
本实施例的旋转与伸缩联动机械手100与实施例七的旋转与伸缩联动机械手的其它结构相同，在此不再累赘。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种旋转与伸缩联动机械手，包括用于抓取工件的末端执行器、支撑所述末端执行器的伸缩臂、支撑所述伸缩臂的旋转臂和控制所述伸缩臂伸缩与所述旋转臂旋转联动以控制所述末端执行器的运动轨迹的控制器，所述旋转臂与所述末端执行器分别位于所述伸缩臂的相对两端；其特征在于，所述运动轨迹上具有对应于抓取所述工件的取物点、对应于放置所述工件的目标点和用于安全信号交互的至少一个中间位置点；所述旋转臂的运动时间与所述伸缩臂的运动时间相等，所述旋转臂旋转与所述伸缩臂伸缩同步运动。
2.如权利要求1所述的旋转与伸缩联动机械手，其特征在于，所述中间位置点为两个，且两个所述中间位置点分别为取物等待点和放物等待点，所述运动轨迹为由所述取物等待点到所述取物点、再至所述放物等待点、再到所述目标点、再返回至所述取物等待点。
3.如权利要求2所述的旋转与伸缩联动机械手，其特征在于，所述取物等待点与所述放物等待点之间运动轨迹呈蝶形。
4.如权利要求3所述的旋转与伸缩联动机械手，其特征在于，所述取物等待点与所述放物等待点均位于所述旋转臂的旋转中心与所述取物点和所述目标点的连线之间。
5.如权利要求3所述的旋转与伸缩联动机械手，其特征在于，所述取物等待点位于所述旋转臂的旋转中心与所述取物点的连线上，所述放物等待点位于所述旋转中心与所述目标点的连线上。
6.如权利要求1所述的旋转与伸缩联动机械手，其特征在于，所述运动轨迹呈弧形。
7.如权利要求1-6任一项所述的旋转与伸缩联动机械手，其特征在于，所述伸缩臂的伸长运动时间与收缩运动时间相等。
8.如权利要求7所述的旋转与伸缩联动机械手，其特征在于，所述伸缩臂与所述旋转臂联动过程中，所述伸缩臂伸缩包括正向加速阶段、正向匀速阶段、正向减速阶段、过渡阶段、反向加速阶段、反向匀速阶段、和反向减速阶段；所述旋转臂旋转包括加速阶段、匀速阶段和减速阶段。
9.如权利要求1-8任一项所述的旋转与伸缩联动机械手的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
分析生产工艺：获取移动工件的位置与质量和移动空间，以确定所述取物点和所述目标点的位置；
设置所述中间位置点的数量及分布形式；
设置各所述中间位置点的位置；
设置所述取物点、所述目标点及各所述中间位置点之间的轨迹形式；
轨迹规划：根据所述取物点、所述目标点及各所述中间位置点及所述轨迹形式规划出所述末端执行器的运动轨迹。
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